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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:31 题号:22210359
工业上通过将与氢气反应,实现碳中和。
(1)已知反应。根据理论计算,在恒压、起始物质的量之比条件下,该反应达平衡时各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。

①该反应的平衡常数表达式为___________,该反应的___________0(填“>”或“<”)。
②图中曲线b、c分别表示的是平衡时______________________的物质的量分数变化。
(2)用合成的反应为,按照相同的物质的量投料,测得在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

①图中的大小关系为___________
②图中b、c、d点上正反应速率的关系为___________
②图中a、b、d点上平衡常数的大小关系为___________
(3)合成二甲醚:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。其中:的选择性

①温度高于平衡转化率随温度升高而上升的原因是___________
时,起始投入,在催化剂作用下与H2反应一段时间后,测得平衡转化率为40%,的选择性为50%(图中A点),达到平衡时反应Ⅱ理论上消耗的物质的量为___________。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有___________
③合成二甲醚时较适宜的温度为,其原因是___________

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【推荐1】甲醇是一种重要的化工原料,又是一种可再生能源,具有广阔的开发利用前景。工业上通过CO2制甲醇的主要反应如下:
i.
ii.
(1)研究发现,在单原子Cu/ZrO2催化时,反应i的历程如下
第一步(慢)
第二步(快)
第三步(快)
下列说法正确的是_______。
A.任何温度下,反应i均可自发进行
B.升高温度时,三步反应速率均加快
C.用不同催化剂催化反应可以改变反应历程,提高平衡转化率
D.反应历程中,第一步反应的活化能最高,是反应的决速步
(2)绝热条件下,将H2、CO2以体积比2:1充入恒容密闭容器中,若只发生反应ⅱ,下列不可以作为反应ⅱ达到平衡的判据是_______。
A.c(CO2)与c(CO)比值不变B.容器内气体密度不变
C.容器内气体压强不变D.不变
(3)将H2、CO2以体积比3:1充入恒容密闭容器中,在催化剂存在下发生反应i和反应ii。CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性(生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的物质的量之比)随温度变化曲线如图所示:

CO2加氢制甲醇,_______温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,______________压有利于提高平衡时CH3OH的产率。结合上图阐述实际选用约312℃作为反应温度的原因_______
(4)温度为T℃时,在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH,往容器中通入1 mol CO2、3molH2进行反应i和反应ii,反应过程中容器内的压强随着时间变化如下表所示。
时间/min01020304050
压强/MPa12010595908888
计算反应开始至40min时,CH3OH的平均反应速率是_______MPa/min,平衡时n(CH3OH)是n(CO)的4倍,则H2的平衡分压是_______MPa(分压=总压×气体物质的量分数);CO2的平衡转化率是_______(最后结果保留两位小数)。
2023-10-30更新 | 301次组卷
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【推荐2】甲醇是重要的化工原料。
I.用二氧化碳和氢气合成甲醇:
(1)已知:(a、b均为正数),则表示燃烧热的热化学方程式为:_______
(2)若在体积为的恒容密闭容器中充入模拟工业合成甲醇的反应:,二氧化碳的转化率和温度的关系如下图所示。

①下列能说明该反应达到平衡状态的是_______
A.混合气体平均相对分子质量不变
B.混合气体密度不变
C.容器内压强恒定不变
D.反应速率满足以下关系:
②计算T=200℃时,该反应的化学平衡常数K=_______(计算结果保留一位小数)。
II.以甲醇为主要原料,电化学合成碳酸二甲酯【】的工作原理如下图所示。离子交换膜a为_______(填“阳膜”、“阴膜”),阴极的电极反应式为_______
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【推荐3】利用二氧化碳合成有机燃料是目前二氧化碳利用的研究方向。试回答以下问题:
(1)如图为光催化转化二氧化碳的示意图,写出二氧化碳转化为甲醇的化学方程式___________

(2)已知:反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   
反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   
试写出一氧化碳和氢气合成甲醇的热化学方程式___________
(3)下,在压强为的恒压容器中通入,让其发生反应后达到平衡,此时的转化率为,则达到平衡时甲醇的物质的量分数为___________,平衡常数___________(保留位有效数字
(4)下图为在一定压强下二氧化碳与氢气合成甲醇时,二氧化碳的转化率和甲醇的选择性随温度的变化示意图:

随着温度的升高,二氧化碳的转化率升高而甲醇的选择性下降的原因是___________
对于反应来说,点平衡常数___________填“”“”或者“点平衡常数。
(5)下图为在溶液中,通过电解的方法将二氧化碳转化为甲酸的机理图,试写出阴极的电极方程式___________

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